创面伤口管理是全球卫生保健系统面临的一个重大挑战。因创面易受到细菌感染而使商用敷料（纱布、绷带、创可贴等）不能很好的满足伤口修复过程中的特殊需求。随着生物医学与材料学科交叉研究的深入，多种形式的创面敷料如海绵、泡沫、水凝胶、微针贴片、可喷涂液体等，被研发应用于创面，以期解决修复过程中遇到的难题。其中水凝胶因具有类细胞外基质(ECM)结构、能保持湿润性和透气性、可调的机械性能、利于细胞黏附和增殖等优点，博得众多科研者的关注。
水凝胶体系中使用最广泛的材料之一为甲基丙烯酰化明胶（GelMA），其为双键改性明胶，可通过紫外及可见光在光引发剂作用下交联固化成胶。GelMA兼具天然和合成生物材料的特征，具有适于细胞生长和分化的三维结构、优异的生物相容性和细胞反应特性，可替代人工基底膜或其他天然胶原蛋白水凝胶。此外，GelMA具备良好的温敏凝胶特性和可降解性，其机械性能可调，能够提供多种黏弹特性，已广泛应用于构建水凝胶基创面敷料。
为了方便大家了解GelMA在创面愈合方面的应用，EFL挑选了与GelMA参与构建水凝胶用于创面修复相关的文献，按照体系性能应用进行总结归纳。
细菌感染是创面修复过程遇到的最常见的难题。GelMA基水凝胶可以负载药物分子、具有光热或光动力等特殊功能的组分和活性抗菌成分等，通过物理触杀、光热消融、活性氧抗菌、生物机制抑制细菌DNA和蛋白质合成等途径，对细菌进行消杀，避免感染而更好的完成创面修复过程。
1. 加速感染伤口愈合的活细菌水凝胶（Advanced Science: Living bacterial hydrogels for accelerated infected wound healing）
材料：GelMA、甲基丙烯酰化透明质酸(HAMA)、罗伊氏乳杆菌
方法：通过乳液聚合将罗伊氏乳杆菌包覆在GelMA水凝胶微球中，并通过HAMA共价交联将其固定在水凝胶网络中。随后光引发交联，使水凝胶敷料在创面原位生成。
结果：体内外实验表明，所制备敷料具有良好的抗有害细菌和抗炎能力，促进感染创面愈合和新组织再生。
图1 活益生菌水凝胶的制备及加速伤口愈合过程示意图
2. 构建具有抗菌性能的可喷涂和弹性水凝胶粘接剂用于创面愈合（Biomaterials: Engineering a sprayable and elastic hydrogel adhesive with antimicrobial properties for wound healing）
材料：GelMA、甲基丙烯酰化重组人原蛋白(MeTro)、抗菌肽Tet213
方法：采用可见光交联法制备了MeTro/GelMA复合水凝胶胶粘剂。将抗菌肽Tet213共轭到水凝胶上，得到可喷涂、弹性水凝胶粘结剂。
结果：所设计的MeTro/GelMA-Tet213水凝胶可用于无缝合线伤口闭合策略，以防止感染和促进慢性伤口愈合。
图2 MeTro/GelMA-Tet213复合水凝胶合成示意图
http://dx.doi.org/10.1016/j.biomaterials.2017.05.011
3. 一氧化氮释放可注射水凝胶协同光热治疗抗菌加速伤口愈合（Applied Materials Today: Nitric oxide released injectable hydrogel combined with synergistic photothermal therapy for antibacterial and accelerated wound healing）
材料：GelMA、氧化右旋糖酐、Zn-(2-甲基咪唑)(ZIF-8)、NO前驱体BNN6、聚多巴胺(PDA)
方法：ZIF-8负载BNN6，用PDA进一步修饰ZIF-8，以提高其光热转化效率和生物相容性。获得的BNN6@ZIF-8@PDA纳米颗粒被封装在GelMA/oDex水凝胶中。
结果：所制备水凝胶可以从注射器中挤出，完全覆盖不规则伤口，然后通过光交联增强水凝胶的机械强度，光热效应和释放的NO增强水凝胶的抗菌作用，同时促进胶原沉积和血管生成。
图3 光交联和可注射水凝胶的制备及促进伤口愈合示意图
https://doi.org/10.1016/j.apmt.2020.100781
由于创面环境的复杂性，大多数天然高分子水凝胶创面敷料的生物活性不足以快速促进创面愈合，须在水凝胶中添加具备促表皮组织再生、新生血管化、胶原沉积等功能的组分，以通过提高创面组织再生性能来加速愈合。
4. 受吸盘启发的具有可定制模式粘合剂贴片用于各种创面愈合（Advanced Science: Suction cups-inspired adhesive patch with tailorable patterns for versatile wound healing）
材料：Ecoflex薄膜、GelMA、血管内皮生长因子(VEGF)
方法：使用一种具有可定制图案的紫外线面罩，将GelMA水凝胶塑造成定制的几何形状，复制单个伤口区域，从而将粘附和抗粘附性能集成到同一个贴片中。
结果：研究者设计了一种具有选择粘附性和个性化设计的生物相容性伤口贴片，不仅能粘附不同的皮肤表面，而且能释放VEGF，促血管生成，加速大鼠皮肤创伤治疗进程。
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5. 内皮素-1功能化甲GelMA水凝胶用于血管生成和全层伤口愈合（Journal of
Materials Chemistry B: Gelatin methacryloyl hydrogels functionalized with endothelin-1 for angiogenesis and full-thickness wound healing）
材料：血管收缩肽内皮素-1 (ET-1)、GelMA
方法：ET-1通过分子间氢键作用被包裹在交联的GelMA水凝胶网络中。
结果：动物实验显示GelMA-ET-1水凝胶显著加速新血管形成、胶原沉积和再上皮化，加速伤口愈合进程。。
https://doi.org/10.1039/D1TB00449B
6. 表面活性素增强GelMA水凝胶通过调节巨噬细胞极化和促进血管生成加速糖尿病创面愈合（Chemical Engineering Journal: Surfactin-reinforced gelatin methacrylate hydrogel accelerates diabetic wound healing by regulating the macrophage polarization and promoting angiogenesis）
方法：在GelMA中加入SF和光引发剂，UV交联得到杂化水凝胶GelMA-SF。
结果：GelMA-SF水凝胶通过调节巨噬细胞极化和促进血管生成促进糖尿病创面愈合进程。
https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.128836
7. 光交联羊膜水凝胶用于皮肤缺损愈合（Acta Biomaterialia : Photo-crosslinkable amniotic membrane hydrogel for skin defect healing）
材料：GelMA、甲基丙烯酰化脱细胞人类羊膜(dHAMMA)
方法：将dHAMMA与GelMA混合，加入光敏剂进行光交联，得到快速形成的GelMA-dHAMMA复合水凝胶。
结果：该复合水凝胶，不仅具有双组份聚合物网络的多孔结构和良好的理化性能，还能促进新组织血管生成，加速组织愈合，促进皮肤创面重建。
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图7 用于皮肤缺损修复的GelMA-dHAMMA支架制备示意图
8. 仿生纳米工程支架增强皮肤创面全层愈合（Acta Biomaterialia: Biomimetic nanoengineered scaffold for enhanced full-thickness cutaneous wound healing）
材料：成纤维细胞生长因子(EGF)、硅酸纳米片(LA)改性GelMA、明胶纳米纤维
方法：双层支架(BLS)由负载生长因子的GelMA/LA纳米复合材料水凝胶作为表皮层，明胶纳米纤维基质作为真皮层。
结果：这种BLS支架具有类似皮肤的结构、功能、机械性能、组织粘附和止血特性，能持续释放生长因子刺激皮肤完全再生，实现伤口全层愈合。
https://doi.org/10.1016/j.actbio.2021.01.029
9. 生长因子洗脱粘接剂支架的体内打印可促进伤口愈合（Bioactive Materials: In vivo printing of growth factor-eluting adhesive scaffolds improves wound healing）
材料：血管内皮生长因子(VEGF)、明胶、GelMA
方法：通过手持式设备精细地将含有VEGF的明胶- GelMA水凝胶铺到伤口上，同时光固化成胶。
结果：水凝胶粘附性强，可黏附在湿润组织的曲面上，同时持续释放VEGF，促进成血管，加速创面修复。
图9 伤口愈合用生长因子洗脱水凝胶的体内打印示意图
https://doi.org/10.1016/j.bioactmat.2021.06.030
10. 具有增强神经血管再生特性的细胞外基质导电性互穿网络水凝胶用于糖尿病创面修复（Advanced Healthcare Materials: Extracellular matrix-based conductive interpenetrating network hydrogels with enhanced neurovascular regeneration properties for diabetic wounds repair）
材料：GelMA、氧化软骨素硫酸盐(OCS)、聚吡咯
方法：研究人员以GelMA、OCS和OCS-聚吡咯导电纳米粒子组成的互穿聚合物网络水凝胶为基础合成了一种基于细胞外基质(ECM)的导电敷料。
结果：基于ECM的导电互穿网络水凝胶敷料由于其神经血管再生特性，显著促进了伤口的修复，适用于糖尿病创面修复。
https://doi.org/10.1002/adhm.202101556
11. 开发一种含有脂肪来源干细胞的紫外交联生物可降解水凝胶用于促进皮肤伤口和组织工程的血管化（Biomaterials: Development of a UV crosslinked biodegradable hydrogel containing adipose derived stem cells to promote vascularization for skin wounds and tissue engineering）
材料：GelMA、甲基丙烯酰化透明质酸(HAMA)、脂肪干细胞(ADSC)
方法：利用GelMA和HAMA双组分复合水凝胶体系负载ADSC，注射后光交联成胶。
结果：装载ADSC的GelMA/HAMA水凝胶显示了理想的促增殖和血管生成特性，这对促进伤口愈合的血管生成和提高组织工程皮肤再生至关重要。
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图11 含GelMA和HAMA聚合物链水凝胶的ADSC组装示意图
12. 纳米纤维素辅助GelMA制备用于伤口愈合3D打印的低浓度油墨（ACS Applied Materials & Interfaces: On Low-Concentration Inks Formulated by Nanocellulose Assisted with Gelatin Methacrylate (GelMA) for 3D Printing toward Wound Healing Application）
材料：TEMPO氧化的纤维素纳米纤维(CNF)、GelMA
方法：使用3D打印技术将TEMPO氧化的CNF和GelMA成功地制备成支架。
结果：所制备支架表现出优异的生物相容性，可促进成纤维细胞的增殖，加速创面愈合进程。
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https://doi.org/10.1021/acsami.8b21268
伤口发生后的出血控制也是创面修复领域一大挑战。通常水凝胶基创面敷料通过强有力粘附性实现物理按压屏蔽止血，也有部分活性成分可激活血小板，实现快速止血。
13. 一种双交联水凝胶贴片用于促进糖尿病创面愈合（Small: A dual-cross-linked hydrogel patch for promoting diabetic wound healing）
材料：GelMA、甲基丙烯酰化白芨多糖(BSPMA)
方法：BSPMA和GelMA为组分，经紫外光交联得到B-G水凝胶
结果：B-G水凝胶可通过激活血小板发挥有效止血作用，同时能通过正常表皮组织再生和体内适当沉积胶原蛋白，促进伤口愈合。
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图13 双交联B-G水凝胶制备及用于创面修复示意图
14. 一种用于动脉和心脏出血修复的强粘性止血水凝胶（A strongly adhesive hemostatic hydrogel for the repair of arterial and heartbleeds）
材料：GelMA、光板机分子修饰的透明质酸(HA-NB)
方法：GelMA和HA-NB两者的比例接近人体结缔组织中胶原蛋白与糖胺聚糖的比例，混合后光固化成胶。
结果：该生物胶具有强粘性且较高的生物机械性能及生物兼容性，能实现快速高压止血，安全可降解，有望在临床医学创面止血领域推动进一步发展。
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15. 具有热响应和止血作用的生物可降解水凝胶用于光热增强抗感染治疗（Nano Today: Biodegradable hydrogel with thermo-response and hemostatic effect for photothermal enhanced anti-infective therapy）
材料：GelMA、单宁酸(TA)、聚磷酸(PolyP)、没食子酸功能化银纳米颗粒(AgNPs)
方法：在GelMA和TA混合溶液中加入PolyP饱和溶液、不同浓度的AgNPs和光引发剂，365 nm光照后获得Gel/PP-TA-Ag水凝胶。
结果：Gel/PP-TA-Ag水凝胶中GelMA能在体内降解，释放PolyP来激活并促进凝血过程。AgNPs诱导的热疗可以杀死伤口中的细菌，减少炎症。该水凝胶具有良好的止血、抗菌和抗炎性能，可实现止血和伤口愈合。
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图15 具有创面止血抗菌活性的Gel/PP-TA-Ag水凝胶的制备
氧气作为细胞正常生存繁殖的必要组分，在创面愈合过程中发挥关键作用。设计能在刺激响应条件下释放氧气的水凝胶基递送体系，对促进创面愈合至关重要。
16. 负载黑磷的可分离微针作为伤口愈合的氧气输送载体（ACS Nano: Black phosphorus-loaded separable microneedles as responsive oxygen delivery carriers for wound healing）
材料：聚乙酸乙烯酯、GelMA、黑量子点(BP QDs)、血红蛋白(Hb)
方法：以聚乙酸乙烯酯为背衬层，GelMA为尖端，尖端装有黑磷(BP)量子点(BP QDs)和血红蛋白(Hb)，制成可分离的响应性微针(MNs)。
结果：体系具有携氧能力和可控的输氧能力，可促进伤口愈合。
图16 可分离响应性微针(MNs)制备及作用示意图
https://doi.org/10.1021/acsnano.0c01059
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